2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十六章 光與電磁波 相對論簡介 第3講 電磁波學(xué)案1.麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場。2電磁場：變化的電場和變化的磁場總是相互聯(lián)系成為一個完整的整體，這就是電磁場。3電磁波：電磁場(電磁能量)由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播形成電磁波。(1)電磁波是橫波，在空間傳播不需要介質(zhì)。(2)vf對電磁波同樣適用。(3)電磁波能產(chǎn)生反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。4發(fā)射電磁波的條件(1)要有足夠高的振蕩頻率；(2)必須是開放電路，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。5調(diào)制：有調(diào)幅和調(diào)頻兩種方法。6電磁波的傳播(1)三種傳播方式：天波、地波、空間波。(2)電磁波的波速：真空中電磁波的波速與光速相同，c3.0×108 m/s。7電磁波的接收(1)當(dāng)接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相等時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，這就是電諧振現(xiàn)象。(2)使接收電路產(chǎn)生電諧振的過程叫作調(diào)諧，能夠調(diào)諧的接收電路叫作調(diào)諧電路。(3)從經(jīng)過調(diào)制的高頻振蕩電流中還原出調(diào)制信號的過程叫作解調(diào)，解調(diào)是調(diào)制的逆過程，調(diào)幅波的解調(diào)也叫作檢波。8電磁波的應(yīng)用電視、雷達(dá)和移動電話?！局R點2】電磁波譜1定義按電磁波的波長從長到短排列順序是無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和射線，形成電磁波譜。2電磁波譜的特性、應(yīng)用【知識點3】狹義相對論的基本假設(shè)'質(zhì)速關(guān)系愛因斯坦質(zhì)能方程1.狹義相對論的兩個基本假設(shè)(1)狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的。(2)光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的，光速與光源、觀測者間的相對運動沒有關(guān)系。2相對論的質(zhì)速關(guān)系(1)物體的質(zhì)量隨物體速度的增加而增大，物體以速度v運動時的質(zhì)量m與靜止時的質(zhì)量m0之間有如下關(guān)系：m。(2)物體運動時的質(zhì)量m總要大于靜止時的質(zhì)量m0。3愛因斯坦質(zhì)能方程用m表示物體的質(zhì)量，E表示它具有的能量，則愛因斯坦質(zhì)能方程為：Emc2。該式表明，物體的能量與質(zhì)量之間成簡單的正比關(guān)系。板塊二考點細(xì)研·悟法培優(yōu)考點1電磁場和電磁波深化理解1感應(yīng)電場與靜電場的區(qū)別變化的磁場產(chǎn)生的電場叫做感應(yīng)電場，也叫渦旋場，它和靜電場一樣，處于感應(yīng)電場中的電荷受力的作用，且FEq。感應(yīng)電場與靜電場的區(qū)別主要有以下幾點：(1)靜電場的電場線是非閉合曲線，而感應(yīng)電場的電場線是閉合曲線。(2)靜電場中有電勢的概念，而感應(yīng)電場中無電勢概念。(3)在同一靜電場中，電荷運動一周(曲線閉合)，電場力做功一定為零；而在感應(yīng)電場中，電荷沿閉合曲線運動一周，電場力做功不一定為零。(4)靜電場的“源”起于“電荷”，而感應(yīng)電場的“源”起于變化的磁場。2電磁波的傳播及波長、頻率、波速(1)電磁波的傳播不需要介質(zhì)，可在真空中傳播，在真空中不同頻率的電磁波傳播速度是相同的(都等于光速)。(2)不同頻率的電磁波，在同一介質(zhì)中傳播，其速度是不同的，頻率越高，波速越小。(3)三者關(guān)系vf，f是電磁波的頻率，即為發(fā)射電磁波的LC振蕩電路的頻率f，改變L或C即可改變f，從而改變電磁波的波長。3對電磁波譜的四點說明(1)波長不同的電磁波，表現(xiàn)出不同的特性。其中波長較長的無線電波和紅外線，易發(fā)生干涉、衍射現(xiàn)象；波長較短的X射線、射線，穿透能力較強。(2)電磁波譜中，相鄰兩波段的電磁波的波長并沒有很明顯的界線，如紫外線和X射線、X射線和射線都有重疊。(3)不同的電磁波，產(chǎn)生的機理不同，無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的；紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的；射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的。(4)電磁波的能量隨頻率的增大而增大。例1(多選)關(guān)于電磁場和電磁波，正確的說法是()A只有不均勻變化的磁場，才能在其周圍空間產(chǎn)生電場B電磁波的頻率等于激起電磁波的振蕩電流的頻率C電磁波的傳播不需要介質(zhì)D電磁波的傳播速度一定是3×108 m/s(1)怎樣才能產(chǎn)生電磁波？提示：只有周期性變化的電場激發(fā)出周期性變化的磁場，這個周期性變化的磁場又激發(fā)出周期性變化的電場，變化的電場和變化的磁場交替產(chǎn)生，由近及遠(yuǎn)向外傳播形成電磁波。(2)電磁波的波速受哪些因素的影響？提示：波長、頻率，其中波長與介質(zhì)有關(guān)。嘗試解答選BC。只有周期性變化的磁場，才能在其周圍產(chǎn)生同周期的變化的電場，從而形成周期性變化的電磁波，B正確。只要是變化的磁場，在其周圍就能產(chǎn)生電場，A錯誤。電磁波的傳播不需要介質(zhì)，C正確。電磁波的傳播速度只有在真空中才是3×108 m/s，而在其他介質(zhì)中不是3×108 m/s，D錯誤。下列關(guān)于電磁波的說法正確的是()A均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播答案A解析均勻變化的磁場能在空間產(chǎn)生恒定的電場，A正確。電磁波的傳播速度取決于頻率和介質(zhì)，B錯誤。必須有周期性變化的電場和磁場才能產(chǎn)生電磁波，C錯誤。電磁波在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播?？键c2狹義相對論的簡單應(yīng)用解題技巧1速度變換公式u若uvc時，uc，從而證明了光速是速度的極限，也反證了光速不變原理。其中u表示物體相對參考系的速度，v表示兩參考系的相對速度。2相對論質(zhì)量m從上式可以看出，當(dāng)物體(一般是粒子)的速度很大時，其運動時的質(zhì)量明顯大于靜止時的質(zhì)量。3質(zhì)能方程Emc2含義：反映物體質(zhì)量和能量之間的關(guān)系。由此會有兩種能量表達(dá)：靜止時的能量和運動時的能量；兩能量之差就是物體的動能Ek，即EkEE0。4對“時間間隔的相對性”的理解：時間間隔的相對性公式：t中是相對事件發(fā)生地靜止的觀察者測量同一地點的兩個事件發(fā)生的時間間隔，而t則是相對于事件發(fā)生地以速度v運動的觀察者測量同一地點的同樣兩個事件發(fā)生的時間間隔。也就是說：在相對運動的參考系中觀測，事件變化過程的時間間隔變大了，這叫作狹義相對論中的時間膨脹。(動鐘變慢)5對“長度的相對性”的理解：狹義相對論中的長度公式：ll0中，l0是相對于桿靜止的觀察者測出的桿的長度，而l可認(rèn)為是桿沿桿的長度方向以速度v運動時，靜止的觀察者測量的長度，還可以認(rèn)為是桿不動，而觀察者沿桿的長度方向以速度v運動時測出的桿的長度。例2(1)一列火車以速度v勻速行駛，車頭、車尾各有一盞燈，某時刻路基上的人看見兩燈同時亮了，那么車廂中的人看見的情況是什么呢？(2)一張宣傳畫是邊長為5 m的正方形，一高速列車以2×108 m/s速度接近此宣傳畫，在司機看來，這張宣傳畫是什么樣子？(3)遠(yuǎn)方的一顆星以0.8c的速度離開地球，在地球上測得它輻射出來的閃光按5晝夜的周期變化，求在此星球上測其閃光周期為多大？(1)相對長度公式ll0中l(wèi)和l0的物理意義是什么？提示：l表示沿著桿的長度方向與桿相對運動的觀察者認(rèn)為的桿的長度，l0表示與桿相對靜止的觀察者認(rèn)為的桿的長度。(2)相對時間間隔公式t中t和的物理意義是什么？提示：t表示以速度v高速運動的慣性系中觀測的時間間隔，表示在與兩個事件相對靜止的慣性系中觀察的時間間隔。嘗試解答(1)車頭的燈先亮_(2)3.7×5_m2的畫_(3)3晝夜。(1)由同時的相對性可知車頭的燈先亮。(2)ll05× m3.7 m，在垂直運動方向上，長度沒有變化，所以看到的是一張面積為3.7×5 m2的宣傳畫。(3)因為t，所以t·，t5晝夜，v0.8c，所以5×3晝夜。有兩只對準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鐘，一只留在地面上，另一只放在高速飛行的飛船上，則下列說法正確的是()A飛船上的人看到自己的鐘比地面上的鐘走得慢B地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得慢C地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得快D因為是兩只對準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)鐘，所以兩鐘走時快慢相同答案C解析由“時間間隔的相對性”公式t可知，在相對運動的參考系中觀測，事件變化過程的時間間隔變大了，所以地面上的人看到自己的鐘比飛船上的鐘走得快，C正確，A、B、D錯誤。